Interfaccia I/O con UART Telecomando 16 canali Termostato ambientale via radio

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1 Mensile di elettronica innovativa, attualità scientifica, novità tecnologiche. Lire Anno IV - N Ottobre Sped.Abb.Post. 45% Art. 2 comma 20/B Legge e 662/96 - Milano Due progetti con il cellulare Siemens S10: - TELEALLARME CON SMS - CONTROLLO DTMF 2 CANALI Interfaccia I/O con UART Telecomando 16 canali Termostato ambientale via radio TREMOLO VIBRATO PER CHITARRA OROLOGIO PER PC RADIOCONTROLLATO NOVITA CORSO DI PROGRAMMAZIONE SCENIX SX

2 Microtelecamere e telecamere su scheda La videosorveglianza a portata di mano Modelli CMOS FR302 - Euro 56,00 FR301 - Euro 27,00 FR300 - Euro 23,00 da circuito stampato Via Adige, GALLARATE (VA) Tel. 0331/ Fax. 0331/ Disponibili presso i migliori negozi di elettronica o nel nostro punto vendita di Gallarate (VA). Caratteristiche tecniche e vendita on-line all indirizzo: Tipo: sistema standard PAL sistema standard CCIR sistema standard CCIR (colori) (B/N) (B/N) Elemento sensibile: 1/3 CMOS 1/3 CMOS 1/3 CMOS Risoluzione: 380 Linee TV 240 Linee TV 240 Linee TV Sensibilità: 3 Lux (F1.4) 2 Lux (F1.4) 2 Lux (F1.4) Ottica: f=6 mm, F1.6 f=4,9 mm, F2.8 f=7,4 mm, F2.8 Alimentazione: 5Vdc - 10mA 5Vdc - 10mA 5Vdc - 10mA Dimensioni: 20x22x26mm 16x16x15mm 21x21x15mm Modelli FR220 - Euro 96,00 FR220P - Euro 125,00 FR125 - Euro 44,00 FR126 - Euro 52,00 CAMZWCMM1 - Euro 26,00 CAMCOLMHA5 - Euro 44,00 CAMZWBLA3 - Euro 34,00 CMOS Tipo: sistema standard sistema standard sistema standard sistema standard sistema standard CCIR sistema standard PAL sistema standard CCIR (B/N) CCIR (B/N) CCIR (B/N) PAL (colori) (B/N) (colori) CCIR (B/N) Elemento sensibile: 1/4 CMOS 1/4 CMOS 1/3 CMOS 1/3 CMOS 1/4 CMOS 1/3 CMOS 1/4 CMOS Risoluzione: 240 linee TV 240 linee TV 380 Linee TV 380 Linee TV 380 Linee TV 380 Linee TV 240 Linee TV Sensibilità: 0,5 Lux (F1.4) 0,5 Lux (F1.4) 0,5 Lux (F1.2) 3 Lux (F1.2) 0,5 Lux (F1.4) 1,5 Lux (F2.0) 0,1 Lux (1.2) Ottica: f=3,5 mm, F2.6 f=3,1 mm, F3.4 f=5 mm, F4.5 f=5 mm, F4.5 PIN-HOLE PIN-HOLE PIN-HOLE PIN-HOLE f=2,2 mm f=2,8 mm f=3,6mm F.2.0 Alimentazione: 7-12Vdc - 50mA 7-12Vdc - 20mA 12Vdc - 50mA 12Vdc - 50mA 8Vdc - 100mA 8Vdc - 100mA 9-12Vdc - 500mA Dimensioni: 8,5x8,5x15 mm 8,5x8,5x10mm 27,5x17x18mm 20,5x28x17mm 18x18x17mm 26x21x18mm 54x38x28mm Stesso modello con ottica f=3,6mm FR125/3.6 - Euro 48,00 Stesso modello con ottica f=3,6mm FR126/3.6 - Euro 56,00 Confezione completa di alimentatore da rete. Confezione completa di alimentatore da rete. Modelli CCD in B/N FR72 - Euro 48,00 FR72/PH - Euro 46,00 FR72/C - Euro 46,00 FR72/LED - Euro 50,00 Stesso modello con ottica: f=2,5 mm FR72/2.5 48,00 Il modulo dispone f=2,9 mm FR72/2.9 48,00 Tipo: sistema standard CCIR f=6 mm FR72/6 48,00 sistema standard CCIR sistema standard CCIR di attacco standard sistema standard CCIR Elemento sensibile: 1/3 CCD f=8 mm FR72/8 48,00 1/3 CCD 1/3 CCD per obiettivi di tipo 1/3 CCD f=12 mm FR72/12 48,00 C/CS. Risoluzione: 400 Linee TV 400 Linee TV 400 Linee TV 400 Linee TV f=16 mm FR72/16 48,00 Sensibilità: 0,3 Lux (F2.0) 0,5 Lux (F2.0) in funzione dell obiettivo 0,01 Lux Ottica: f=3,6 mm, F2.0 f=3,7 mm, F3.5 - f=3,6 mm, F2.0 Alimentazione: 12Vdc - 110mA 12Vdc - 110mA 12Vdc - 110mA 12Vdc - 150mA Dimensioni: 32x32x27mm 32x32x20mm 32x32mm 55x38mm Modelli CCD FR89 - Euro 95,00 FR89/PH - Euro 95,00 FR89/C - Euro 95,00 FR168 - Euro 110,00 a COLORI Stesso modello con Il modulo dispone di Tipo: sistema standard PAL ottica: sistema standard PAL sistema standard PAL attacco standard per sistema standard PAL f=2,9mm Elemento sensibile: 1/4 CCD 1/4 CCD 1/4 CCD obiettivi di tipo 1/4 CCD FR89/2.9 95,00 C/CS. Risoluzione: 380 Linee TV 380 Linee TV 380 Linee TV 380 Linee TV Sensibilità: 0,2 Lux (F1.2) 1 Lux (F1.2) 0,5 Lux (F1.2) 2 Lux (F2.0) Ottica: f=3,7 mm, F2.0 f=5,5 mm, F3.5 - f=3,7 mm, F2.0 Alimentazione: 12Vdc - 80mA 12Vdc - 80mA 12Vdc - 80mA 12Vdc - 65mA Dimensioni: 32x32x32mm 32x32x16mm 32x34x25mm 26x22x30mm Stesso modello con ottica: f=5,5mm FR168/PH 110,00 Tutti i prezzi sono da intendersi IVA inclusa.

3 ELETTRONICA IN Rivista mensile, anno IV n. 33 OTTOBRE 1998 Direttore responsabile: Arsenio Spadoni Responsabile editoriale: Carlo Vignati Redazione: Paolo Gaspari, Sandro Reis, Francesco Doni, Andrea Lettieri, Angelo Vignati, Alberto Ghezzi, Alfio Cattorini, Antonella Mantia, Andrea Silvello, Alessandro Landone, Marco Rossi. DIREZIONE, REDAZIONE, PUBBLICITA : VISPA s.n.c. v.le Kennedy Rescaldina (MI) telefono telefax Abbonamenti: Annuo 10 numeri L Estero 10 numeri L Le richieste di abbonamento vanno inviate a: VISPA s.n.c., v.le Kennedy 98, Rescaldina (MI) telefono Distribuzione per l Italia: SO.DI.P. Angelo Patuzzi S.p.A. via Bettola Cinisello B. (MI) telefono telefax Stampa: Industria per le Arti Grafiche Garzanti Verga s.r.l. via Mazzini Cernusco S/N (MI) Elettronica In: Rivista mensile registrata presso il Tribunale di Milano con il n. 245 il giorno Una copia L , arretrati L (effettuare versamento sul CCP n intestato a VISPA snc) (C) 1996 VISPA s.n.c. Spedizione in abbonamento postale 45% - Art.2 comma 20/b legge 662/96 Filiale di Milano. SOMMARIO 9 OROLOGIO RADIOCONTROLLATO PER PC In grado di captare il segnale orario internazionale trasmesso dalla stazione DCF77 di Francoforte operante sui 77,5 KHz e di sincronizzare automaticamente l'orologio del computer TREMOLO E VIBRATO PER CHITARRA Amplificatore BF per ascoltare la chitarra e il basso elettrico in cuffia; dispone di controllo del volume, tono ed incorpora un effetto di tremolo vibrato regolabile in profondità ed in frequenza. Ideale per chi vuole suonare nella massima libertà, senza disturbare i vicini di casa. CONTROLLO E ACQUISIZIONE DATI PER PC Si collega alla porta seriale del computer, controlla fino a 8 diversi carichi azionando altrettanti relè; la stessa scheda permette anche di acquisire un valore analogico di tensione, corrente, temperatura, ecc. e di visualizzarlo a video. RADIOCOMANDO UHF A 16 CANALI Controllo a distanza ON/OFF composto da un'unità base in grado di indirizzare fino a 16 diverse riceventi mediante tastiera. Ciascun ricevitore è munito di memoria non volatile per l'autoapprendimento del codice e dispone di un'uscita a relè. CORSO DI PROGRAMMAZIONE PER SCENIX Sono i più veloci micro ad 8 bit al mondo, sono compatibili con i PIC e quindi possono sfruttare una vasta e completa libreria di programmi già collaudati; impariamo dunque a programmarli e a sfruttarne tutte le potenzialità. Prima puntata. TELEALLARME SMS CON SIEMENS S10 Utilizza la tecnologia SMS per inviare, tramite un cellulare Siemens S10, un messaggio di allarme ad un altro telefono cellulare. Collegabile a qualsiasi impianto antifurto, fisso o mobile. Impaginazione e fotolito sono realizzati in DeskTop Publishing con programmi Quark XPress 3.3 e Adobe Photoshop 3.0 per Windows. Tutti i diritti di riproduzione o di traduzione degli articoli pubblicati sono riservati a termine di Legge per tutti i Paesi. I circuiti descritti su questa rivista possono essere realizzati solo per uso dilettantistico, ne è proibita la realizzazione a carattere commerciale ed industriale. L invio di articoli implica da parte dell autore l accettazione, in caso di pubblicazione, dei compensi stabiliti dall Editore. Manoscritti, disegni, foto ed altri materiali non verranno in nessun caso restituiti. L utilizzazione degli schemi pubblicati non comporta alcuna responsabilità da parte della Società editrice TELECONTROLLO DTMF CON SIEMENS S10 Interfaccia collegata ad un cellulare Siemens S10 in grado di attivare a distanza due carichi mediante l'uso di toni DTMF. Il sistema è gestibile tramite rete cellulare o rete fissa. TERMOSTATO CON ATTIVAZIONE VIA RADIO Per comandare a distanza l'accensione e lo spegnimento di una caldaia o di un impianto di condizionamento. Una brillante soluzione senza fili: due unità in grado di collegare via radio a 433,92 MHz il termostato con il sistema d gestire. Mensile associato all USPI, Unione Stampa Periodica Italiana Iscrizione al Registro Nazionale della Stampa n Vol. 52 Foglio 281 del Elettronica In - ottobre 98 1

4 Prezzi speciali per quantità Tabella di comparazione delle caratteristiche dei moduli Ethernet Tibbo Codice Prodotto Una serie di prodotti che consentono di collegare qualsiasi periferica dotata di linea seriale ad una LAN di tipo Ethernet. Firmware aggiornabile da Internet, software disponibile gratuitamente sia per Windows che per Linus. EM100 Ethernet Module Realizzato appositamente per collegare qualsiasi periferica munita di porta seriale ad una LAN tramite una connessione Ethernet. Dispone di un indirizzo IP proprio facilmente impostabile tramite la LAN o la porta seriale. Questo dispositivo consente di realizzare apparecchiature "stand-alone" per numerose applicazioni in rete. Software e firmware disponibili gratuitamente. [EM100 - Euro 52, 00 ] EM120 Ethernet Module Simile al modulo EM100 ma con dimensioni più contenute. L'hardware comprende una porta Ethernet 10BaseT, una porta seriale, alcune linee di I/O supplementari per impieghi generici ed un processore il cui firmware svolge le funzioni di "ponte" tra la porta Ethernet e la porta seriale. Il terminale Ethernet può essere connesso direttamente ad una presa RJ45 con filtri mentre dal lato "seriale" è possibile una connessione diretta con microcontrollori, microprocessori, UART, ecc. [EM120 - Euro 54, 00 ] EM200 Ethernet Module Si differenzia dagli altri moduli Tibbo per la disponibilità di una porta Ethernet compatibile 100/10BaseT e per le ridotte dimensioni (32.1 x 18.5 x 7.3 mm). Il modulo è pin-to pin compatibile con il modello EM120 ed utilizza lo stesso software messo a punto per tutti gli altri moduli di conversione Ethernet/seriale. L'hardware non comprende i filtri magnetici per la porta Ethernet. Dispone di due buffer da 4096 byte e supporta i protocolli UDP, TCP, ARP, ICMP (PING) e DHCP. [EM200 - Euro 58, 00 ] EM202 Ethernet Module Modulo di conversione Seriale/Ethernet integrato all'interno di un connettore RJ45. Particolarmente compatto, dispone di quattro led di segnalazione posti sul connettore. Uscita seriale TTL full-duplex e half-duplex con velocità di trasmissione sino a 115 Kbps. Compatibile con tutti gli altri moduli Tibbo e con i relativi software applicativi. Porta Ethernet compatibile 100/10BaseT.! Convertitore completo 10BaseT/Seriale;! Compatibile con il modulo EM100. EM100 EM120 EM200 EM202 DS100 Serial Device Server [DS100 - Euro 115, 00 ] Server di Periferiche Seriali in grado di collegare un dispositivo munito di porta seriale RS232 standard ad una LAN Ethernet, permettendo quindi l accesso a tutti i PC della rete locale o da Internet senza dover modificare il software esistente. Dispone di un indirizzo IP ed implementa i protocolli UDP, TCP, ARP e ICMP. Alimentazione a 12 volt con assorbimento massimo di 150 ma. Led per la segnalazione di stato e la connessione alla rete Ethernet. [Disponibile anche nella versione con porta multistandard RS232 / RS422 / RS485, codice prodotto DS100B - Euro 134, 00 ]. DS202R Tibbo Ultimo dispositivo Serial Device Server nato in casa Tibbo, è perfettamente compatibile con il modello DS100 ed è caratterizzato da dimensioni estremamente compatte. Dispone di porta Ethernet 10/100BaseT, di buffer 12K*2 e di un più ampio range di alimentazione che va da 10 a 25VDC. Inoltre viene fornito con i driver per il corretto funzionamento in ambiente Windows e alcuni software di gestione e di programmazione. [DS202R - Euro 134, 00 ] E anche disponibile il kit completo comprendente oltre al Servial Device Server DS202R, l adattatore da rete (12VDC/500mA) e 4 cavi che permettono di collegare il DS202R alla rete o ai dispositivi con interfaccia seriale o Ethernet [DS202R-KIT - Euro 144, 00 ]. EM202EV Ethernet Demoboard Scheda di valutazione per i moduli EM202 Tibbo. Questo circuito consente un rapido apprendimento delle funzionalità del modulo di conversione Ethernet/seriale EM202 (la scheda viene fornita con un modulo). Il dispositivo può essere utilizzato come un Server Device standalone. L'Evaluation board implementa un pulsante di setup, una seriale RS232 con connettore DB9M, i led di stato e uno stadio switching al quale può essere applicata la tensione di alimentazione (9-24VDC). [EM202 - Euro 69, 00 ] [EM202EV - Euro 102, 00 ] Titti i prezzi si intendono IVA inclusa. Collegamenti Pin RJ45 Porta Ethernet 10BaseT 100/10BaseT Filtro Interno Esterno Interno Connettore Ethernet (RJ45) Esterno Interno Porta seriale Porte supplementari I/O per impeghi generali TTL; full-duplex (adatto per RS232/RS422) e half-duplex (adatto per RS485); linee disponibili (full-duplex mode): RX, TX, RTS, CTS, DTR, DSR; Baudrates: bps; parity: none, even, odd, mark, space; 7 or 8 bits Dimensioni Routing buffer 510 x 2 bytes 4096 x 2 bytes Corrente media assorbita (ma) Temperatura di esercizio ( C) Ambiente 55 C 40 C Dimensioni (mm) 46,2 x 28 x x 27,5 x 9,1 32,1 x 18,5 x 7,3 32,5 x 19 x 15,5 Via Adige, Gallarate (VA) Tel. 0331/ Fax. 0331/ Disponibili presso i migliori negozi di elettronica o nel nostro punto vendita di Gallarate (VA). Caratteristiche tecniche e vendita on-line:

5 LETTERE L OSCILLATORE DEI PIC Sto realizzando un vostro circuito basato su un microcontrollore PIC16C54, nel quale però vorrei usare un risuonatore ceramico al posto del quarzo da voi previsto: so che i PIC prevedono questa eventualità ma ho ancora qualche dubbio; funzionerà? Roberto Busnelli - Milano Il PIC16C54 ha l oscillatore che può lavorare, oltre che con i quarzi, anche con i risuonatori ceramici o con semplici reti resistenza/condensatore; tuttavia devi sapere che un componente specifico non può adattarsi a questi diversi sistemi da solo, ma che in sede di programmazione vanno impostati opportunamente i primi due bit della configuration word. In altre parole l oscillatore si predispone a funzionare in modo differente a seconda dello stato dei bit 0 ed 1, secondo le seguenti corrispondenze: 11=oscillatore ad R/C; 10=quarzo/risuonatore ad alta frequenza (oltre 4 MHz); 01=oscillatore a quarzo o risuonatore; 00=quarzo/risuonatore in modalità a basso consumo. La combinazione 10 corrisponde al funzionamento normale, indifferentemente con quarzo o risuonatore ceramico, mentre la 00 è relativa al funzionamento low-power utilissimo per quando il circuito comprendente il microcontrollore è alimentato a pile: chiaramente impone una frequenza di clock decisamente ridotta. Alla luce di quanto appena detto, nel tuo caso non dovrebbero esserci problemi a sostituire il quarzo con un risuonatore. Ricorda inoltre che le opzioni dell oscillatore riguardano tutta la famiglia PIC16C5x, e sono disponibili anche nei più recenti PIC16C84. COME PARLANO GLI AEREI?...un po per passione, un po per passatempo, mi piacerebbe ascoltare le comunicazioni degli aerei di linea in volo, sia tra piloti che da e verso le torri di controllo dei vari aeroporti delle grandi città. Come posso fare? Mi è stato detto che basta ritoccare un po le bobine di una radio FM, ma anche che ci sono appositi ricevitori...e scanner? Alessio Rofieri - Bologna L aeronautica civile utilizza, per le comunicazioni tra aerei e da e verso terra, le frequenze comprese entro la banda tra 118 e 136 MHz, e le comunicazioni avvengono in modulazione d ampiezza (AM) il che significa che non è possibile ascoltarle con un ricevitore FM, anche ammesso di riuscire a spostare la frequenza di lavoro dell oscillatore locale e quella d accordo del circuito di sintonia: al limite potrebbe sfuggire qualcosa dal demodulatore a quadratura, ma l audio risulterebbe alquanto debole. Vanno benissimo invece i cosiddetti scanner, cioè quei ricevitori che possono lavorare su più bande, solitamente da poche centinaia di KHz (VLF=Very Low Frequency) a centinaia di MHz (UHF=Ultra High Frequency) demodulando sia in AM che in FM. Un altra cosa importante da ricordare è che le trasmissioni avvengono con TX di bassa potenza, giacché si suppone che con gli aerei in volo le onde radio si propaghino per via retta senza ostacoli, e che quindi giungano SERVIZIO CONSULENZA TECNICA Per ulteriori informazioni sui progetti pubblicati e per qualsiasi problema tecnico relativo agli stessi è disponibile il nostro servizio di consulenza tecnica che risponde allo Il servizio è attivo esclusivamente il lunedì dalle alle senza troppa fatica: questo significa che il ricevitore deve essere abbastanza sensibile, altrimenti si sentiranno bene solo i segnali di velivoli che passano a quota relativamente bassa (qualche migliaio di metri...) e comunque sopra di noi. In ogni caso non è possibile sentire le trasmissioni delle torri di controllo, a meno di non trovarsi nel raggio di qualche chilometro da esse, e possibilmente non circondati da palazzi alti. IL PIEDINO DIMENTICATO Sto realizzando il programmatore universale di memorie da voi pubblicato nel fascicolo n. 26 che vorrei utilizzare per fare le copie di sicurezza dei set di EPROM di una serie di macchine a microprocessore di cui faccio manutenzione; volendo fare le prime prove con le M2764 (8Kx8) ho però notato che nella tabellina di pagina 48 c è qualcosa che non va: il piedino 1 del chip risulta che debba essere scollegato (nc) mentre dalla documentazione delle varie case risulta che sia il Vpp, e pertanto dovrebbe essere connesso alla linea Vpp del ripartitore. Non è così? Carlo Bottigelli - Alessandria Eh già, è proprio così: una svista in fase di impaginazione ci ha fatto indicare erroneamente che il piedino 1 delle EPROM da 64 Kbit deve essere non collegato, invece deve andare proprio alla linea Vpp. Complimenti per l attenzione e grazie della segnalazione, che pubblichiamo a favore di tutti i lettori che si fossero messi a realizzare il programmatore. IL DISPLAY TFT A CRISTALLI LIQUIDI Da qualche tempo i computer NoteBook vengono costruiti e venduti con schermi chiamati TFT, che hanno ormai fatto la loro comparsa anche nei visori delle macchine fotografiche digitali e delle moderne videocamere video 8. Siccome, soprattutto nei computer, Elettronica In - ottobre 98 3

6 linea dei dati D CDS cristallo liquido linea di selezione CGS store l utilizzo del TFT alza decisamente il prezzo rispetto all adozione del classico display a cristalli liquidi, mi chiedo cosa porti in più tale tecnica: quali sono i vantaggi e quali i pregi? Tiziano Sclip - Venezia Notoriamente i display grafici a cristalli liquidi LCD, impiegati prevalentemente nei PC portatili e nelle apparecchiature professionali, sono realizzati con tantissime celle organizzate secondo una matrice di righe e colonne, dove gli elettrodi delle singole celle vengono attivati in multiplexing in modo da accendersi in sequenza, uno per volta. La polarizzazione di ciascun punto fa ruotare il cristallo lungo il proprio asse perpendicolare alla linea di visione dell osservatore in modo da oscurare il retroilluminatore in quel punto in modo più o meno marcato, dando una parte dell immagine più o meno scura. L attivazione delle celle in multiplexing significa essenzialmente che ogni pixel (punto dell immagine) resta attivo per un breve intervallo: il nostro occhio può vedere un immagine completa solo se la successione è abbastanza rapida da accendere ogni punto almeno 50 volte al secondo. Considerato che per avere una buona grafica uno schermo LCD deve avere grosso modo una matrice di 640x480 punti, si deduce che la necessaria frequenza di aggiornamento è elevatissima, e che perciò ogni pixel viene eccitato per un tempo brevissimo. Accade però che il tipico cristallo liquido (nematico) ha una risposta particolarmente lenta, troppo per garantire una trasmissione della luce ottimale, il che porta inevitabilmente a forzare l illuminazione posteriore alzando il consumo e ottenendo comunque una visione poco contrastata. La tecnica TFT (Thin G S C C coefficiente di trasmissione (%) tensione R.M.S. (V) Film Transistor), detta anche a Matrice Attiva, consente di risolvere il problema della lentezza, in quanto integra un mosfet in ogni cella o pixel: questo transistor viene pilotato dal segnale della linea di selezione (una di quelle componenti la matrice) e provvede a chiudere il circuito dell elettrodo di comando del cristallo liquido. L accorgimento rende attiva ogni cella riducendo i tempi di trasmissione limitati dalla natura (capacitiva) del classico sistema LCD. Purtroppo il procedimento costruttivo dei display TFT è complesso e costoso, ma i vantaggi che ne derivano in termini di chiarezza e contrasto dell immagine, apprezzabili soprattutto nei video a colori, valgono sicuramente il prezzo da pagare. NUOVE BANDE PER I RADIOCOMANDI Tra i vostri progetti spiccano sempre comandi a distanza che ultimamente sono tutti a 433,92 Mhz per rientrare nelle prescrizioni CE; siccome immagino che vengano costruiti da molti lettori, e che in commercio si trovino SRD band plan MHz power (erp) mw KHz channels or wideband,ss,saw Duty Cycle: <1% 25mW 25KHz <0.1% 10mW numerosi trasmettitori omologati o standard e comunque operanti a 433,92 MHz, mi viene spontaneo pensare cosa accadrà tra breve: la banda verrà saturata e i vari segnali si disturberanno tra loro, a discapito della sicurezza e dell esclusività dei dispositivi radiocomandati. E possibile operare in altre gamme di frequenza concesse per il radiocomando senza commettere infrazioni ed essere perseguiti dall Escopost? E con quali apparati? Patrizio DeBortoli - Modena Considerando la situazione della banda internazionale 433,92 Mhz certamente satura, è stata stesa una nuova normativa che comprende le specifiche ETSI , CEPT/ERC 70-03, con la quale viene regolamentata un altra gamma di frequenze assegnate al radiocomando mediante dispositivi considerati di bassa potenza (LPD=Low Power Devices) ovvero trasmettitori che irradiano fino a 500 milliwatt RF. L estensione è tra 868 e 870 MHz ed il nuovo piano distribuisce i vari canali ripartendoli a seconda della potenza massima con cui è permesso operare. Dal grafico qui illustrato vediamo ad esempio che la banda larga 250 KHz ed estesa tra 869,4 ed 869,65 Mhz è quella entro cui si può trasmettere con dispositivi fino a 500 mw, mentre nei 300 KHz compresi tra 869,7 e 870 MHz ci si deve limitare ad appena 5 milliwatt. Nei prossimi mesi pubblicheremo una serie di apparati TX ed RX basati su nuove tecnologie e fatti apposta per operare alle nuove frequenze messe a disposizione, con i quali sarà possibile avere maggiore sicurezza ed esclusività dei comandi. 25KHz or wideb.,ss,saw <0.1% 25mW 25KHz 100KHz 25KHz or 25KHz or 25/50KHz or wideb. wid.saw wideb.saw <0.1% t.b.d <10% <10% % 10mW 25mW 5mW 600 KHz 100 KHz 500 KHz KHz 300 KHz MHz t.b.d 500mW 4 Elettronica In - ottobre 98

7 HI-TECH OROLOGIO RADIOCONTROLLATO PER COMPUTER Costruiamo insieme un interfaccia capace di captare il segnale orario internazionale trasmesso dalla stazione DCF77 di Francoforte, operante sui 77,5 KHz, e di sincronizzare automaticamente l orologio di qualsiasi Personal Computer tramite la porta seriale ed un apposito software. di Dario Marini Da parecchio tempo esistono ed operano stazioni radio che trasmettono nell etere segnali campione, di frequenza ma anche di tempo: praticamente emittenti che (collegate ad un orologio estremamente preciso, solitamente atomico) mandano periodicamente un codice digitale contenente l informazione sull ora esatta; ne esistono in varie parti del mondo, ad esempio negli USA, ma quelle che maggiormente ci interessano perché in qualche modo possiamo sfruttarle, sono una in Svizzera ed una in Germania. Entrambe operano in VLF (onde lunghissime) la prima a 75 KHz e la seconda a 77,5 KHz, e si chiamano rispettivamente HBG e DCF77. Quella che esamineremo in queste pagine è la stazione tedesca, sostanzialmente perché in commercio si trovano svariati orologi e sveglie sincronizzabili e sensibili proprio alla sua trasmissione. L emittente DCF77 si trova a Francoforte e dispone di un TX capace di irradiare il proprio segnale in un ampia zona compresa nel raggio di chilometri, quindi anche in Italia. Chiaramente, operando in VLF, la ricezione è soggetta in misura rilevante alle condizioni meteorologiche, quindi sarà migliore la sera e la notte, e quando il cielo non è coperto o non è interessato da temporali, fulmini, eccetera; è inoltre influenzata da disturbi elettrici di varia natura, quali la commutazione di carichi induttivi, Elettronica In - ottobre 98 9

8 gli orologi radiocontrollati Da alcuni anni esistono particolari stazioni radio che trasmettono segnali campione tra i quali l ora esatta: in Europa le principali sono la HBG svizzera, operante sui 75 KHz, e la tedesca DCF77, che lavora a 77,5 KHz. Delle due riteniamo più interessante la seconda perché è facile reperire in commercio moduli riceventi fatti apposta per ricavare il segnale orario emesso dalla stessa; inoltre, sono particolarmente diffusi gli orologi e le sveglie radiocontrollati, sincronizzabili appunto con il suo segnale che copre un area pressoché circolare compresa entro un raggio di Km. Quanto trasmesso dalla stazione DCF77 può essere captato anche in Italia, soprattutto al nord ed al centro, per quanto la ricezione sia disturbata e influenzabile da numerosi fattori ambientali: si tratta infatti di un segnale ad onde lunghissime (VLF) che si propaga a terra ed in parte per riflessione ionosferica; insomma, temporali, scariche elettriche, interferenze elettromagnetiche, scintille, possono ostacolarne la propagazione verso il ricevitore, agevolata invece la sera e durante la notte. Per l invio del segnale orario la stazione DCF77 usa un codice digitale che prevede la trasmissione seriale dei numeri convertiti in formato binario: si usa pertanto la modulazione d ampiezza della portante a 77,5 KHz, il metodo più semplice. In pratica i livelli logici determinano un attenuazione pari al 25% dell ampiezza normale dell onda in antenna, per 100 msec dopo l inizio di ogni secondo in corrispondenza dello zero, e per 200 millisecondi dovendo mandare l 1. I dispositivi riceventi sono accordati ed hanno un antenna in ferrite (come quelle delle radioline OM) ed un condensatore in parallelo, e solitamente sono del tipo ad amplificazione diretta, pertanto estremamente semplici. Un demodulatore estrae gli impulsi, ripuliti da un eventuale squadratore. Questo è un po il lavoro del modulino EM2S da noi impiegato nell interfaccia proposta in questo articolo. LP6 LP5 pin LP1 LP2 LP3 descrizione GND PON DCF LP4 LP3 LP2 LP1 pin LP4 LP5 LP6 descrizione VCC Antenna Antenna la produzione di scintille ed archi elettrici, il funzionamento di motori a spazzole non schermati correttamente. Sfruttando il segnale della DCF77, abbiamo voluto mettere a punto un circuito capace di ricevere periodicamente l ora esatta da Francoforte, e di aggiornare l orologio di sistema di un qualunque Personal Computer al quale si collega mediante una delle porte seriali; il tutto funziona tramite di un apposito software che gira sotto Windows 3.11 e sotto Windows 95. Il dispositivo è ben illustrato in queste pagine e tra breve andremo ad analizzarlo nei dettagli. IL PROTOCOLLO DI RICEZIONE DCF77 Prima però diamo qualche cenno sul funzionamento del sistema e del modulino ricevente DCF77, partendo dal segnale radio, che contiene la data e l ora in forma binaria BCD: i numeri corrispondenti sono trasmessi in fila, ciascuno convertito nel corrispondente valore binario. Trattandosi di una radiotrasmissione l informazione digitale è ottenuta modulando in ampiezza (AM) la portante a 77,5 KHz, ovvero riducendone il valore del 25 % per un tempo di 100 millisecondi dopo l inizio di ogni frazione di 1 secondo per indicare lo zero, e per 200 msec per indicare l 1 logico. Il ricevitore adatto a prelevare il segnale è sostanzialmente del tipo ad amplificazione diretta, quindi molto semplice: un antenna in ferrite accordata in fabbrica (con l aiuto di un condensatore di accordo) a 77,5 KHz sintonizza il segnale VLF quindi la passa all ingresso di uno stadio amplificatore ad alto guadagno e dall uscita di questo ad un demodulatore d ampiezza che ricava degli impulsi di diversa durata: 100 millisecondi per lo zero logico e 200 per l 1. Uno squadratore ottiene infine impulsi ben dritti e leggibili dal computer. Analizziamo lo schema elettrico e cominciamo a vedere come è fatto il circuito: notiamo innanzitutto che è estremamente semplice, dato che si riduce al modulo ricevente, ad un convertitore TTL/RS232- C, e ad un regolatore integrato. Il modulino capta l RF tramite la propria antenna, quindi l amplifica e restituisce il codice binario tra il piedino 3 e massa; la resistenza R1 posta verso il positivo +5V consente il pull-up dell uscita del modulo, che è del tipo opencollector. I pin 1 e 2 sono posti a massa, come prescrive la documentazione della Casa. Gli impulsi contenenti l informazione oraria raggiungono il piedino 10 del MAX232, il classico integrato che permette di trasformare segnali a livello TTL in RS232-C a 12V, e viceversa; il canale di trasmissione, che va alla linea RX della seriale del computer, ha come ingresso il il modulo ricevitore DCF77... Caratteristiche tecniche: Frequenza di ricezione...77,5 KHz Tensione di esercizio V Consumo a riposo...<5 µa Consumo con segnale RX...<0,6 ma Sensibilità...0,8 µv Uscita ricevitore...open coll. NPN 10 Elettronica In - ottobre 98

9 pin 10 del MAX232 e come uscita il 7, mentre l altro (quello ricevente non usato in questa applicazione) ha per input il piedino 8 e il 9 per uscita. I condensatori collegati ai pin 4/5, 1/3, 2 seriale del PC e ad evitare che i condensatori si scarichino lungo la linea se per caso essa commuta a livello basso (-12 V) ovvero proteggono l integrato stabilizzatore dalla possibile inversione dei dati ricevuti ed infine all'aggiornamento del real-time-clock della mainboard sulla base dell orario campione ricevuto; inoltre produce messaggi a video indicanti la ricerca del segnale schema elettrico e 6 servono ai circuiti interni a carica di capacità con i quali il MAX232 riesce a ricavare circa 10V positivi ed altrettanti negativi per pilotare il canale RS232-C in uscita (pin 7). Il chip è alimentato con 5 volt soltanto, applicati ai piedini 13/16 rispetto ad 11 e 15. Sempre in tema di alimentazioni, è interessante notare un dettaglio: l intero circuito funziona con 5 volt stabilizzati dal regolatore integrato 78L05 (in TO-92) ma la cosa più importante è che la corrente necessaria viene prelevata dalla porta seriale del computer utilizzando le linee DTR (Data Terminal Ready) e RTS (Request To Send) che il software mantiene a livello alto, cioè a circa +12 volt; i diodo in serie al piedino 7 e al 4 del connettore DB9 a 9 pin provvedono alla protezione della porta Corrente di uscita...<2 A Segnale di uscita...dcf demodulato di polarità, normale per un canale RS232-C. Detto questo non c è altro da aggiungere per descrivere l hardware, l interfaccia verso il computer; adesso passiamo a vedere il programma che permette di gestire i segnali inviati dal modulo e quindi dal DCF77, aggiornando automaticamente l orologio di macchina e provvedendo alle dovute segnalazioni. IL SOFTWARE Per poter rilevare ed interpretare i codici digitali prodotti dall ibrido e inviati tramite il MAX232 in forma seriale RS232-C, il PC deve far girare quello che è il programma di gestione: esso provvede all acquisizione dei dati, alla decodifica, alla verifica dell'integrità... e la sua antenna accordata Impulso L ms Impulso H ms radio, l eventuale correzione apportata all orologio del PC, ed altri ancora. Vediamo allora la cosa dettagliatamente. Il software è disponibile su dischetti (presso la Futura Elettronica di Rescaldina -MI- tel. 0331/576139) e si installa facilmente sotto Windows 3.1, 3.11 o Windows 95: in ogni caso si inserisce il primo dischetto nel drive A, quindi avviato l ambiente operativo (leggi Windows...) si clicca su File, quindi su Esegui, e si digita la linea di comando: "A:setup" confermando con ENTER o cliccando sul bottone OK. Inizia quindi la procedura guidata che indica, con vari messaggi, cosa fare e quando è il momento di cambiare disco; al termine appare un box indicante che l installazione è stata completata, allorché confermando (con ENTER o cliccando con il mouse su OK) si completa la fase ed appare una nuova finestra chiamata DCF77: in Windows tradizionale viene aggiunta un icona sotto Program Manager e si accede all esecuzione cliccandovi due volte e facendo altrettanto sull orologio che appare all interno di tale finestra; quanto a Windows 95, viene aggiunta in Programmi la voce DCF77, portandosi sulla quale esce l icona dell orologio. Prima di vedere come si usa il Elettronica In - ottobre 98 11

10 La finestra principale del nostro programma contiene un menù a tendina denominato Opzioni, due pulsanti: Resync ed Esci, due finestre per la data e l'ora e tre riquadri riservati ai messaggi. Al menù Opzioni si accede cliccandovi sopra con il mouse: si può quindi selezionare la porta seriale a cui è collegato fisicamente il circuito ricevente e la modalità di funzionamento "iconizzato" del programma. Il pulsante Esci consente di abbandonare il programma, mentre il Resync serve per effettuare un nuovo aggancio del segnale radio. Nel riquadro centrale (secondo) viene indicato lo stato della ricezione; nella casella di destra è riportata la porta seriale in uso. software per il PC riassumiamo le sue principali caratteristiche: - gestione completa della seriale: al primo caricamento viene chiesto di selezionare quale canale seriale (COM) si desidera usare, ovvero a quale è connesso il circuito del ricevitore. E' poi sempre possibile cambiare porta tramite un apposito menù. - aggiornamento automatico dell orologio di macchina: dopo la ricezione e la decodifica del segnale DCF77 una routine provvede a modificare l ora del computer, visualizzando a video l avvenuto cambiamento e quantificando l eventuale differenza in avanti o indietro. In pratica se il clock segna le e il segnale radio comunica che sono le viene indicata la differenza di 5 minuti primi indietro. - possibilità di esecuzione Iconizzata : è disponibile una modalità che permette di mantenere ridotto ad icona il programmino fino a quando non giunge il segnale radio DCF77, allorché appare la finestra con i messaggi del caso. Questa modalità può essere utilizzata per avviare automaticamente (menù Avvio) il programma all'accensione del computer, dando così l'opportunità di aggiornare automaticamente l'orologio del PC senza alcun intervento da parte dell'utente. - gestione degli errori in ricezione: in caso di errore viene segnalato di cosa si tratta, ovvero se è dovuto a mancanza di segnale, dati errati, ecc. Comunque il programma continua a girare tentando di agganciare il DCF77 fino a che non vi riesce, ovvero fino a quando ottiene un indicazione corretta. LE FUNZIONI DISPONIBILI Al termine del montaggio il circuito va racchiuso in un piccolo contenitore plastico a cui occorre praticare un foro per il passaggio del cavo di collegamento al PC. L'altro capo del cavo va munito di connettore femmina volante del tipo a vaschetta a 9 poli. Tutte le proprietà e le possibilità qui elencate e descritte sinteticamente sono accessibili ed utilizzabili nel modo che adesso spieghiamo, partendo dall uso del programma, comune a tutti i tipi di Windows: dopo aver avviato il software con le modalità già accennate in base al sistema operativo adoperato, ci si trova nella finestra principale che contiene un menù a tendina denominato Opzioni, due pulsanti: Resync e Esci, due finestre per la data e l'ora e tre riquadri riservati ai messaggi. Il menù si "apre" cliccandovi sopra con il mouse, ovvero digitando la lettera O: si può scegliere Porta o Esegui Iconizzato. Cliccando su Porta si può impostare, scegliendo tra quelle presenti nel computer, la seriale a cui è stato collegato fisicamente il connettore dell interfaccia ricevente DCF77: notate che vi sono quattro caselle, siglate COM1, COM2, COM3, COM4, e che vengono evidenziate in nero le 12 Elettronica In - ottobre 98

11 Durante la ricezione del segnale i due punti posti al centro della finestra DCF77 lampeggiano ad intervalli regolari di 1 secondo, la casella in basso a sinistra riporta la scritta segnale presente e la videata destina all'ora indicherà un numero in progressione regolare (incrementa di una unità ad ogni lampeggio dei due punti virtuali) da 1 a 59. Arrivati al sessantesimo incremento, se i dati sono stati decodificati correttamente la casella info indicherà la scritta aggancio avvento, nelle due finestre verrà riportata l'ora e la data e poco più in basso una scritta indicherà lo scarto tra l'ora ricevuta e quella del computer che nel contempo verrà aggiornata. COM realmente disponibili (perché sono montate, abilitate, o comunque non collegate ad altro) ed in grigio quelle che risultano impegnate o non presenti. La selezione della seriale si svolge semplicemente puntando con il mouse e cliccando nella rispettiva casella, allorché vi si posizionerà un punto nero; inizialmente appare la scelta di default fatta dal PC sulla base dei dati disponibili sull hardware. Quanto alla voce Esegui Iconizzato, permette di impostare la modalità di esecuzione del programma sotto forma di icona all avviamento: in pratica lanciando DCF77 appare l intera finestra solamente quando viene agganciato il segnale orario radio, mentre fino ad allora c è soltanto la relativa icona e il video rimane disponibile per proseguire con gli altri lavori in svolgimento. In questo caso una volta sincronizzato il segnale viene effettuato l aggiornamento, appare l indicazione dello scarto tra l orologio del PC e l ora esatta, ed il box va chiuso o nuovamente ridotto ad icona manualmente, usando i soliti comandi in alto a destra. Il pulsante Esci consente di abbandonare il programma, operazione equivalente a chiudere la finestra con il bottoncino X in alto a destra. Il Resync, invece, serve per effettuare un nuovo aggancio del segnale radio: normalmente, ad aggancio avvenuto, il modulo DCF77 si disabilita e il canale di ricezione seriale non viene più gestito; l orologio del computer viene aggiornato e da quel momento a conteggiare il tempo autonomamente. Fino a quando non si spegnerà il PC, l interfaccia DCF77 verrà ignorata, per essere poi riaccesa ad un nuovo avvio. Se si desidera un ulteriore aggiornamento durante il normale funzionamento e comunque dopo aver lanciato almeno una volta il programma, bisogna puntare con il mouse il bottone Resync e cliccarvi sopra, allorché parte una nuova sequenza: il software cerca il segnale in arrivo dalla scheda ricevente, lo decodifica, aggiorna l orologio di macchina, quindi ritorna a riposo. Notate che la funzione di Resync è particolarmente utile quando L. E. D. s.r.l Componenti Elettronici per Hobbisti CONCESSIONARIO KIT Viale Petrarca, 48/50 Tel / Fax LATINA Elettronica In - ottobre 98 13

12 il protocollo DCF77 progr. peso descrizione secondi del dato 1 0 sync 0 sync 19 0 sync 20 1 sync 21 0 sync 22 1 minuti 23 2 minuti 24 4 minuti 25 8 minuti minuti minuti minuti ore 31 2 ore 32 4 ore 33 8 ore ore ore giorno mese 38 2 giorno mese 39 4 giorno mese 40 8 giorno mese giorno mese giorno mese 43 1 giorno sett giorno sett giorno sett mese 47 2 mese 48 4 mese 49 8 mese mese 51 1 anno 52 2 anno 53 4 anno 54 8 anno anno anno anno anno (ricevendo un segnale fortemente disturbato) viene decifrata ed indicata un ora errata: si noti che in tal caso per ora inesatta si intende affetta da un imprecisione non di pochi secondi ma diversa -rispetto ai dati dell orologio del computer- di mesi o anni. Ad esempio l indicazione di ora errata appare se il clock di macchina segna le del e viene decodificata dal DCF77 una situazione del tipo del ; se la differenza è dell ordine di minuti o ore non accade nulla di significativo. Una notevole imprecisione non scappa comunque all occhio di chi lavora sul computer, ed è proprio in questo caso che torna utile attivare il Resync in modo in pratica ter; appare la dicitura Attesa Sincronismo quando ancora non è arrivato il predetto codice. Nel riquadro centrale (secondo) viene indicato lo stato della ricezione, vale a dire se è in corso, se è avvenuta con successo o se è terminata con errori, ovvero se il segnale non è presente. Infine, nella terza casella (quella di destra) è indicata la porta seriale in uso, cioè quella selezionata di default dal software COMPONENTI R1: 22 Kohm C1: 100 µf 25 VL elettr. C2: 100 nf multistrato C3 C6: 10 µf 25 VL elettr. D1: 1N4148 (vedi testo) D2: 1N4148 (vedi testo) U1: 78L05 U2: ICL232 U3: modulo EM2-S-DCF ANT: antenna DCF-77 Varie: - zoccolo 8+8 pin; - strip in linea 4 poli; - morsetto 3 poli; - circuito stampato cod. S248. da fare una nuova lettura dell ora esatta e ripristinare la situazione di normalità. Vediamo ora le tre caselle o riquadri di stato posti in basso: il primo, cioè quello di sinistra, indica se il segnale di sincronismo (trasmesso ogni minuto primo) è già stato ricevuto dal compu- oppure manualmente mediante il menù. Nella zona centrale della finestra appaiono i riquadri più grandi: quello a sinistra visualizza l ora, e quello di destra la data; più in basso compare ad aggancio avvenuto il messaggio di correzione dell orologio, con l indicazio- 14 Elettronica In - ottobre 98

13 ne dello scarto rilevato rispetto all informazione ricevuta dalla DCF77; osservate che i due rombi posti in mezzo lampeggiano durante la ricezione del segnale, mentre se sono scuri e spenti vuol dire che manca il sincronismo. REALIZZAZIONE PRATICA Esaminati gli aspetti salienti dell hardware e del software possiamo passare a descrivere la costruzione e la messa in opera dell orologio radiocontrollato, partendo evidentemente dall interfaccia ricevente che va realizzata su circuito stampato, da preparare utilizzando la traccia del lato rame illustrata in questa pagina a grandezza naturale e ricorrendo preferibilmente alla fotoincisione. Una volta incisa e forata la basetta si possono montare i pochi componenti che servono, partendo dalla resistenza procedete inserendo lo zoccolo a 8+8 piedini per il MAX232, facendo in modo che la tacca di riferimento sia rivolta dalla stare la dovuta attenzione alla polarità degli elettrolitici. Il regolatore integrato è del tipo low-power, quindi in TO- 92 plastico: deve essere infilato nei relativi fori tenendolo con il lato piatto rivolto al C1 ed allo zoccolo per il MAX232. In corrispondenza delle piazzole marcate SERIALE DB9 occorre saldare i tre fili usati del cavetto terminante con un connettore a vaschetta tipo Cannon da 9 poli. Infine inserite il modulo nell apposito connettore a 4 contatti, facendo in modo che il piedino 1 stia come mostrato nel disegno di queste pagine, ovvero rivolto all esterno dello stampato; per non incorrere in errori ricordate che il pin 1 è quello vicino al transistor SMD dal lato saldature, e cioè - guardando il componente dalla parte del chip in resina e tenendolo in piedi (con i pin in basso...) - il primo da destra. Poi montate il MAX232 badando di non piegarne i pin e facendo corrispondere la tacca di riferimento con quella del suo zoccolo. A questo punto avete completato l interfaccia: fissate l antenna di ferrite con della cordina cerata o spago legano al modulino. Per il collegamento con il computer dovete procurarvi un connettore femmina volante del tipo a vaschetta a 9 poli, a cui collegare un cavetto -possibilmente schermato- ad almeno tre fili, ovvero due più lo schermo: saldate un capo al piedino 7 interponendo un diodo 1N4148 (D1) e lo stesso capo al pin 4 inserendo sempre un diodo di protezione (D2) rispettando la polarità indicata nello schema elettrico; saldate poi il secondo capo al pin 6 ed un altro (o lo schermo) al 5, che è poi la massa. Chiudete ora il connettore nel relativo guscio isolando i diodi con del nastro adesivo o utilizzando spezzoni di cavetto termoretraibile. Dall'altro lato del cavo prendete il filo del pin 7 e saldatelo alla piazzola indicata con 7, quindi quello che va al 6 saldatelo alla 6, ed il conduttore scelto per la massa al 5. Il cavo deve essere lungo circa 2 metri, in modo da poter spostare agevolmente il circuito nella posizione che consenta la miglior ricezione. Adesso tutto è pronto e potete pensare al computer: inserite il connettore in una seriale libera a 9 pin, ovve- Traccia lato rame in dimensioni reali. parte indicata nella disposizione componenti. Per il modulino ricevente conviene saldare un connettore a 4 vie con passo 2,54 mm in corrispondenza delle rispettive piazzole, cercando di tenerlo ben dritto; poi si può pensare ai condensatori, montando i quali è bene pre- (evitate i fili di ferro, rame, ecc.) allo stampato sfruttando i fori posti a lato (da allargare fino al diametro desiderato) di essa, oppure con del silicone sigillante; il tutto allo scopo di non farla muovere, altrimenti si strappano gli esili conduttori smaltati che la col- ro in una a 25 interponendo un adattatore 9/25 poli del tipo usato solitamente per i mouse; accendete il PC (la scheda prende da esso l alimentazione che le serve) ed attendete che svolga tutte le fasi del boot, quindi entrate in Windows, prendete il set di dischetti ed Elettronica In - ottobre 98 15

14 inserite il primo nel drive A. Eseguite tutti i passi necessari per l'installazione e al termine del lavoro entrate nella relativa finestra, creata in Program Manager su Windows 3.11 e nella sezione Programmi per Windows 95. L utilizzo del programma l abbiamo descritto qualche riga addietro, ed è lì che vi rimandiamo per le varie fasi della prova. IL COLLAUDO ANCHE IN SCATOLA DI MONTAGGIO L'orologio/calendario DCF77 per PC è disponibile in scatola di montaggio (cod. FT248K) al prezzo di lire. Il kit comprende tutti i componenti, la basetta forata e serigrafata, il modulo ricevitore radio a 77,5 KHz, l'antenna accordata, il contenitore plastico, il cavo di collegamento, il connettore DB9 e quattro dischetti con il software DCF77 in Visual Basic. Quest'ultimo è disponibile anche separatamente (cod. SFW248) a lire. Il materiale va richiesto a: Futura Elettronica, V.le Kennedy 96, Rescaldina (MI), tel , fax Aprite dunque DCF77 cliccando sulla rispettiva icona ed attendete il caricamento: subito dopo appare la videata di selezione della seriale, con evidenziata la scelta di default; ciò accade perché siete alla prima esecuzione, dopo non verrà più fatta alcuna richiesta. Se la porta è occupata cambiatela, altrimenti confermate cliccando sul bottone OK. Ora non dovete fare altro che attendere il sincronismo, e cioè la ricezione del segnale radio: per una buona riuscita del tutto è consigliabile tenere la scheda lontano dal PC e soprattutto dal monitor, che notoriamente irradia nella zona circostante intensi disturbi elet- tromagnetici; in linea di massima basta collocarla ad un paio di metri (è consigliato almeno 1 m). E altresì importante notare che la vicinanza di un telefono cellulare acceso può impedire la corretta ricezione; inoltre, considerato che la stazione DCF77 opera in onde lunghissime ed a modulazione d ampiezza, è più facile captare il suo segnale la sera e la notte piuttosto che di giorno. Non solo: i fattori atmosferici (temporali, fulmini...) ostacolano la ricezione, perciò non sorprendetevi se in una giornata piovosa non riuscite a sincronizzare il vostro computer con l ora esatta. Prima di concludere diamo un suggerimento sull utilizzo automatico del programma, ovvero su come farlo eseguire ogni volta che si accende il computer in Windows 95 o che si avvia Windows 3.11: ciò permette sostanzialmente di effettuare la correzione dell orologio di macchina automaticamente ad ogni inizio giornata o comunque ad inizio lavoro. Chi conosce bene i sistemi operativi Microsoft avrà già intuito come fare, ma per chi non li mastica molto vogliamo spiegare le procedure, distinte di caso in caso. Sotto Windows 3.11 procedete così: - nella finestra di Program Manager aprite il box DCF77 cliccando due volte sulla rispettiva icona, quindi aprite anche la finestra Avvio con la stessa modalità; - tenendo premuto il tasto Ctrl, ovvero puntando con il mouse e tenendo pigiato il pulsante di sinistra (quello con cui si clicca...) trascinate l icona del programma DCF77 (l orologio) dalla sua finestra in quella di Avvio; - chiudere le due finestre e tornare a Program Manager: a questo punto avete abilitato l'esecuzione automatica, e riavviando Windows vedrete eseguire subito il software. Lavorando con Win 95 dovete invece seguire questi passi: - cliccate sul bottone Avvio ed aprite il menù principale, scegliendo Impostazioni; - fate clic su Barra delle Applicazioni e scegliete la scheda Applicazioni del menù Avvio ; - ora cliccate sul pulsante Aggiungi e poi su Sfoglia; - selezionate il programma DCF77 che, salvo scelte diverse da voi fatte durante l installazione, deve trovarsi nella directory chiamata \DCF77; - scegliete il pulsante Avanti e cliccate due volte sulla cartella Esecuzione Automatica ; - digitate il nome che volete venga visualizzato nel menù Esecuzione Automatica (conviene usare sempre DCF77, per non fare confusione...) e poi cliccate su Fine. Così facendo avete predisposto Windows 95 per l esecuzione del software DCF77 all avvio di ogni sessione di lavoro, chiudete ora la fase corrente e riavviate il sistema. SCATOLA PER RX/TX STAGNA Strutturata appositamente per contenere ricevitori e trasmettitori da collocare in ambienti esterni; grazie alla sua chiusura ermetica, protegge dall umidità e dalle intemperie i circuiti in essa contenuti. La scatola presenta un antenna accordata a 433 MHz, l uscita dei cavi è agevolata da quattro passacavi in gomma. Cod. SCM433 L V.le Kennedy, RESCALDINA (MI) Tel. (0331) r.a. - Fax (0331) Elettronica In - ottobre 98

15 SOUND PERSONAL GUITAR CON TREMOLO Piccolo amplificatore BF per ascoltare chitarra o basso elettrico in cuffia: ideale per chi vuole suonare nella massima libertà a qualunque ora, senza disturbare i vicini di casa. Dispone di controllo del volume, tono, ed incorpora un effetto tremolo/vibrato regolabile in profondità ed in frequenza. di Francesco Villamaina Gli amanti della musica, quelli che suonano con passione uno o più strumenti, passano spesso parecchio del loro tempo sulle corde di una chitarra o battendo i tasti di un pianoforte o di un sintetizzatore, a qualunque ora del giorno, in casa o all aperto, dando sfogo alle proprie note preferite; tuttavia nella vita quotidiana ci sono molti limiti che spesso impediscono di esprimersi in libertà: ad esempio abitando in un condominio è impensabile regolare al massimo il volume dell amplificatore della chitarra, del basso, o della tastiera, perché i vicini si lamenterebbero non poco, e poi la sera dopo una certa ora bisogna comunque fare ancor più attenzione perché c è chi va a dormire relativamente presto e presto deve poi alzarsi... Di conseguenza, per poter aggirare l ostacolo ed assicurare un riposo ed una vita tranquilla a coinquilini e conviventi (ed anche a sé stessi, se chi ci vive attorno è grande, robusto e...permaloso!) bisogna escogitare qualcosa che consenta comunque di suonare nella massima libertà, facendosi però sentire il meno possibile: questo compromesso si raggiunge con dispositivi che fanno ascoltare in cuffia la musica dello strumento, e che sono adatti a ciò che normalmente e più frequentemente si tende a suonare in casa, cioè chitarra e basso, sia elettrici che elettrificati. Uno di questi personal-amplifier lo proponiamo adesso, presentandolo in una veste professionale: si tratta infatti di un piccolo ampli per chitarre e Elettronica In - ottobre 98 19

16 Pin Simbolo Vcc FC GND DM AFout AFin VB Descrizione Alimentazione (+9v) Controllo velocità Massa Controllo profondità Segnale di uscita Segnale d ingresso Controllo vibrato ca la sovramodulazione ed il segnale audio esce a tratti e non più tremolan- te: pertanto bisogna sempre mettere una resistenza, che nel nostro caso è il potenziometro P3, il cui valore deve oscillare tra zero ohm (cortocircuito) per escludere il modulatore, ad 1 Kohm, a cui corrisponde circa il 100 % di modulazione d ampiezza. All interno dell SG1 si trova un oscillatore a bassissima frequenza (VLF) controllabile tramite un secondo trimmer o potenziometro, che nel nostro circuito si presenta come P4, con il quale si può Vcc AFin modificare la velocità del tremolo da 2 a circa 9 Hertz. 1 8 Abbiamo anche un driver di vibrato, che in sostanza è un 2 7 Voltage Controlled Impedance, ovvero una resistenza che FC AFout cambia di valore in funzione della tensione di controllo 3 prelevata direttamente dall uscita dell oscillatore VLF; il GND piedino 7 (VB) è lo sbocco esterno di tale driver, e può 9 essere utilizzato per pilotare un modulatore esterno di VB fase (PSK) o di frequenza (FSK) di altri dispositivi elaboratori di suono, ottenendo dei pitch-control o altri 6 effetti suggestivi. il modulatore SG è un po il cuore del nostro Personal-Guitar e provvede alla funzione di tremolo/vibrato: esternamente si presenta come un modulo a piedinatura S.I.L. (a 9 pin, dei quali mancano 4 e 5) e contiene un completo modulatore d ampiezza registrabile da zero al 100 % mediante un trimmer o potenziometro da collegare tra il piedino 6 e massa; allo stesso pin si deve collegare un interruttore normalmente chiuso che comanda l inclusione o l esclusione dell effetto. Praticamente mettendo a massa il pin 6 -DM- l ibrido funziona in modo trasparente ed il segnale audio applicato all ingresso (AFin = piedino 8) esce tale e quale dal 7 (AFout); lasciandolo invece sconnesso entra in funzione il tremolo ed il segnale d ingresso esce modulato in ampiezza con una profondità (escursione tra il valore massimo ed il minimo) che dipende sostanzialmente dalla resistenza collegata verso massa. Nella pratica non conviene mettere solo l interruttore perché se il pin 6 viene isolato si verifi- DM basso elettrici, dotato di controlli di volume e tono, e provvisto inoltre di un efficace effetto tremolo/vibrato regolabile a piacimento in frequenza (da 2 a 9 cicli al secondo) ed in profondità (da zero al 100%); con qualche variante è possibile adattarlo pure ai sintetizzatori, anche se solitamente questi dispongono già di una propria presa per l ascolto in cuffia e perciò un amplificatore esterno risulterebbe superfluo. La particolarità di questo nostro Personal- Guitar sta principalmente nel fatto che per realizzarlo abbiamo impiegato per la prima volta due moduli ibridi dedicati proprio al mondo della musica: si tratta dell SG1 e dell SG2, prodotti in Italia dalla Telecontrolli, azienda specializzata in moduli ibridi e SMD che dispone, oltre ad una linea di prodotti RF, anche di una serie di moduli per il trattamento e l amplificazione del suono ad alta fedeltà. Il progetto di queste pagine vuole essere l inizio di una serie che vedrete svilupparsi nei prossimi fascicoli e che comprenderà diversi apparecchi, tutti altamente tecnologici e compatti, ciascuno realizzato in toto o in parte con componenti della Telecontrolli. Nel caso specifico il dispositivo che ci accingiamo a descrivere impiega due dei più comuni elementi ibridi, fatti apposta per essere abbinati e quindi per funzionare assieme: l SG1 è un generatore di tremolo/vibrato, si presenta come una lamina di allumina con componenti SMD e 9 pin single-in-line disposti con il solito passo di 2,54 mm; internamente ha tutta la circuitazione che serve a modulare in ampiezza il segnale applicato al 20 Elettronica In - ottobre 98

17 Pin e il preampli SG2 Simbolo GND ID FB GD -Vcc OD +Vcc GND -Vcc OR IR GR GND Descrizione Massa Ingresso segnale Ingresso retroazione Controllo guadagno Alimentazione (-9v) Uscita segnale Alimentazione (+9v) Massa Alimentazione (-9v) Uscita pre-ampli. Ingresso pre-ampli. Controllo guadagno Già, lo stavamo dimenticando: è l altro ibrido utilizzato nel progetto di queste pagine ed è indispensabile almeno quanto il modulatore. A proposito dobbiamo subito dire che il componente non è fatto proprio per essere usato da amplificatore ma in origine era stato pensato come interfaccia per le unità di riverbero a molla: esse sono composte da due trasduttori uniti da una molla, racchiusi in una scatola ermetica, dei quali il primo è pilotato con un segnale audio e l altro genera invece una ten- Massa sione, che costituisce poi la BF riverberata. In pratica la membrana del primo elemento vibra a suon di musica e trasmette la vibrazione alla molla la quale, per sua natura, la riporta a sua volta -ripetutamente- sulla superficie del secondo trasduttore, via-via con ampiezza decrescente, creando l effetto di riverbero. Per questa struttura occorre un amplificatore driver con uscita a bassa impedenza per pilotare il primo trasduttore, che è solitamente a bobina mobile come un piccolo altoparlante da cuffia; serve poi un preamplificatore che elevi il debole segnale generato dal secondo elemento, anch esso a bobina mobile (una sorta di microfonino magnetico) e quindi caratterizzato da un notevole guadagno. All interno dell SG2 troviamo tutto questo: un finale di piccola potenza a bassa impedenza d uscita (6 ohm) il cui ingresso è localizzato al piedino 2 e l output è al 6; a quest ultimo va collegato il pin 3, che è l attacco della rete di retroazione interna. Sul 4 va messa una resistenza collegata verso massa, che determina il guadagno in tensione del finale, e che può essere bypassata da un condensatore per rinforzare le alte frequenze: notate che l amplificazione cresce all aumentare del valore della resistenza (è massima se il pin +Vcc 4 è lasciato aperto) e viceversa. C è poi il preamplificatore, che usiamo come dispositivo d ingresso necessario per elevare il 7 segnale che arriva dal pick-up della chitarra o del basso: l input 2 10 è al piedino 11 mentre l uscita è localizzata al 10; analogamente ID OR 4 12 al driver abbiamo il piedino 12 per connettere a massa (pin 1, 8, GD GR 13) una resistenza con la quale ridurre il guadagno, che nel nostro 5 6 caso non abbiamo montato per avere la massima amplificazione ,8,13 (circa 100 volte in tensione) possibile. -Vcc OD FB IR -Vcc GND pin di ingresso (8, AFin) restituendolo all uscita (piedino 7, AFout) con un inviluppo la cui profondità e frequenza dipendono rispettivamente dalla resistenza inserita tra il pin 6 (Depth- Control) e massa, e da quella connessa al piedino 2 (FC, Speed-Control). Ingloba anche un driver (Voltage Controlled Impedance) per il vibrato adatto a pilotare modulatori esterni di fase (PSK = Phase Shift Keyer) o di frequenza (FSK = Frequency Shift Keyer). L SG2 è invece un modulo progettato per funzionare come amplificatore per cuffie oltre a poter funzionare come unità di controllo per sistemi di riverbero a molla: come si vede negli schemi interni l SG2 contiene un amplificatore di piccola potenza con uscita (pin 6) a bassa impedenza e retroazione incorporata e facente capo al piedino 3, oltre ad uno stadio preamplificatore di ingresso (input al pin 11 e output al 10). Nell applicazione ideale il segnale entrerebbe nel driver ed uscirebbe dall uscita a bassa impedenza (piedino 6) pilotando il primo trasduttore dell unità di riverbero a molla; dall elemento finale di questa passerebbe al preamplificatore di lettura entrandovi dal pin 11 ed uscendo poi elevato di livello dal 10, pronto per essere inviato ad un mixer o ad altro apparato BF. Invece nel nostro caso adoperiamo l SG2 alla rovescia e senza alcuna molla, dato che di esso ci servono semplicemente i due blocchi amplificatori audio (pre e finale) tra cui inserire il modulatore SG1: il segnale musicale in arrivo entra al pin 11 e quindi nel preamplificatore di lettura (Read Elettronica In - ottobre 98 21

18 schema elettrico Preamplifier) uscendo poi dall 11 (Out of Read Preamplifier; da qui va all ibrido del tremolo e ne esce eventualmente modulato, rientrando dall input dello stadio finale (Spring Driver) attraverso il piedino 2 ed uscendo amplificato in potenza dal pin 6, pronto per far funzionare una qualunque cuffia mono o i due auricolari, collegati in parallelo, di una stereo. SCHEMA ELETTRICO Chiarito quanto si trova nei due integrati e come funziona, possiamo andare ad analizzare lo schema elettrico illustrato in queste pagine, così da vedere ogni dettaglio riguardante il funzionamento del Personal-Guitar. Partiamo dunque dall ingresso, marcato IN, che fa capo ad un connettore jack femmina (solitamente da 6,3 mm) standard per gli strumenti musicali: da esso e tramite la resistenza R1 ed il condensatore di disaccoppiamento C3, il segnale giunge al piedino 11 dell ibrido U1 (l SG2) e perciò all input dello stadio preamplificatore Read; viene dunque amplificato in tensione e restituito dal pin 10, dal quale esce e raggiunge -tramite C9 (altro condensatore di disaccoppiamento in continua)- una rete di filtro passiva mista di tipo passa/banda nella quale si trova il potenziometro P1, destinato a regolare la tonalità. Il filtro è in sostanza composto da R4/C10 e C8/P1: il primo gruppo funziona da passa-basso ed il secondo da passa-alto. Il loro funzionamento può essere così riassunto: alle basse frequenze C10 presenta un impedenza abbastanza alta cosicché la tensione presente nel nodo tra esso, R4 ed il potenziometro P1, è circa uguale a quella fornita dall uscita del preamplificatore interno all ibrido; quanto a C8, ha anch esso un alta impedenza, cosicché all altro estremo del P1 il segnale giunge un po attenuato. Al crescere della frequenza la reattanza dei condensatori C8 e C10 cala progressivamente e possiamo vedere che accade questo: il nodo tra P1, R4 e C10 si trova ad un potenziale bassissimo, ANCHE IN SCATOLA DI MONTAGGIO Il progetto dell ampli per cuffie con tremolo/vibrato è disponibile in scatola di montaggio (cod. FT249) al prezzo di lire. Il kit comprende la basetta forata e serigrafata, tutti i componenti, i potenziometri ed i moduli SMD; non sono compresi il contenitore, le manopole e le prese jack. I due moduli ibridi sono disponibili anche separatamente: il tremolo/vibrato (SG1) costa lire mentre l amplificatore per cuffie (SG2) costa lire. Il materiale va richiesto a: Futura Elettronica, V.le Kennedy 96, Rescaldina (MI), tel , fax Elettronica In - ottobre 98

19 Il nostro amplificatore per cuffie con tremolo/vibrato è stato alloggiato in un contenitore plastico della Teko modello AUS12. In alternativa, è possibile utilizzare (le dimensioni del circuito lo consentono) un contenitore più piccolo dotato di attacco a clips da agganciare alla cintura dei pantaloni in modo da poter realizzare un dispositivo realmente portatile che ci segua ovunque andiamo. mentre all altro estremo del potenziometro il segnale giunge praticamente con la stessa ampiezza con la quale arriva dal condensatore C9. Come risultato vediamo che in bassa frequenza, spostando il cursore verso l estremo collegato a C8, si preleva una tensione maggiore che nel verso opposto; al contrario, alle alte frequenze della banda audio portando il predetto cursore verso R8 si assiste ad un aumento del livello e ad una diminuzione andando dalla parte del C10. Perciò possiamo dire che il controllo di tono rinforza gli acuti girando il perno del potenziometro P1 verso l estremo di C8, ed i bassi ruotando invece dalla parte opposta. Detto ciò procediamo seguendo il segnale che, superati P1 e la sua rete di filtro, giunge ai capi di un secondo potenziometro -P2- che ci permette la regolazione del volume; il meccanismo di questa è abbastanza semplice e scontato, pertanto non stiamo a spiegarlo e passiamo oltre: dal cursore del P2 l audio raggiunge il piedino dell altro modulo SMD -U2- entrando al pin 8, che costituisce l ingresso del modulatore AM che opera l elaborazione necessaria per ottenere l effetto tremolo. L SG1 modula la bassa frequenza senza mutarne il livello (in assenza di modulazione) e poi la restituisce attraverso il proprio piedino 7, pronta per andare all ingresso (pin 2) dello stadio finale (Driver) dell U1; va notato che U2 dispone di un paio di regolazioni, localizzate in P3 e P4: il primo di questi potenziometri permette di variare la profondità (Depth) del tremolo tra zero e circa il 100 % dell ampiezza del segnale audio. Per la precisione, ruotando il cursore verso massa in modo da aumentare la resistenza inserita cresce il livello di modulazione, che invece si alleggerisce girando nel verso opposto (cioè dalla parte del piedino 6). Sempre restando in argomento, osservate che è possibile inserire o bloccare l effetto con un pulsante normalmente chiuso collegato proprio in parallelo al P3: mantenendolo chiuso non si ha alcuna modulazione, mentre lasciandolo aprire viene attivato il tremolo, la cui azione sarà più o meno profonda in base alla posizione del cursore del predetto potenziometro. Per ragioni pratiche e per comodità d uso il pulsante Control dovrà essere del tipo a pedale, di quelli solitamente usati per i dispositivi da chitarra e basso, ovviamente normalmente chiuso: così sarà semplicissimo scegliere quando suonare normalmente o aggiungere il tremolo alle proprie note. Bene, detto questo vediamo la regolazione che fa capo al potenziometro P4: riguarda la frequenza di modulazione e consente di spaziare tra un minimo di 2 ed un massimo di 9 Hz, diminuendo o aumentando la velocità di vibrazione del suono e caratterizzando ulteriormente il tremolo. Torniamo quindi al primo ibrido e vediamo che il segnale elaborato e rimandato al suo driver viene amplificato in potenza ed esce dal piedino 6, dal quale raggiunge l uscita del circuito e quindi la presa per la cuffia: notate la rete di compensazione R2/C5, posta tra il piedino 6 dell U1 e massa, che serve al solito per livellare le variazioni di impedenza del carico al mutare della frequenza di lavoro. Osservate pure che ai punti OUT conviene collegare una Sul frontale sono presenti quattro potenziometri che consentono di regolare il volume, la tonalità, e la frequenza e profondità di modulazione del tremolo. Elettronica In - ottobre 98 23

20 il circuito tremolo/vibrato in pratica COMPONENTI R1: 10 Kohm R2: 10 Ohm R3: 1,5 Kohm R4: 22 Kohm R5: 1 Kohm P1: 47 Kohm potenz. P2: 47 Kohm potenz. P3: 4,7 Kohm potenz. P4: 220 Kohm potenz. C1: 470 µf 25 Vl elettrolitico rad. C2: 470 µf 25 Vl elettrolitico rad. C3: 4,7 µf 63 Vl poliestere C4: 100 nf multistrato C5: 10 nf scatolino C6: 100 nf multistrato C7: 100 nf multistrato C8: 10 pf ceramico C9: 4,7 µf 63 Vl poliestere C10: 33 nf scatolino LD1: led rosso 5mm U1: circuito SG2 U2: circuito SG1 Varie: - morsettiera 2 poli (5 pz.); - interruttore bipolare a levetta; - circuito stampato codice S249. A destra, il nostro prototipo a montaggio ultimato. presa jack stereo poiché non si trovano praticamente cuffie mono: collegherete pertanto insieme i contatti dei due canali, in modo da far funzionare con lo stesso segnale entrambi gli auricolari. Questo è quanto va detto; completiamo la descrizione con l alimentazione del dispositivo, che è duale perché l SG2 la vuole così: noi l abbiamo ottenuta con due pile a secco da 9 volt collegate in serie, prendendo come massa di riferimento l unione del + della prima con il - della seconda. Il modulo U2 funziona invece a tensione singola, applicata tra il pin 1 (positivo) e massa (piedino 3) e prelevata da una sola delle batterie, ovvero da BAT1. Il doppio interruttore SW1 permette di accendere e spegnere il Personal-Guitar evitando un inutile consumo di energia quando non lo usate. Il led LD1 indica -accendendosiquando l apparecchietto è sotto tensione e quindi operativo, facendo pure da spia dello stato delle pile: infatti la sua luce si affievolirà man mano che esse si scaricheranno. E passiamo adesso dalla teoria alla pratica vedendo come mettere insieme il tutto, e come utilizzarlo al meglio. IN PRATICA Al solito abbiamo previsto un circuito stampato per ospitare tutti i componenti: per prepararlo conviene seguire la traccia del lato rame illustrata in queste pagine a grandezza naturale (scala 1:1) utilizzandola per ricavare la pellicola necessaria al procedimento di fotoincisione. La semplicità della basetta permette comunque il tracciamento diretto a mano con la solita penna ad inchiostro indelebile. Scegliete il sistema che vi è più comodo. Una volta inciso e forato lo stampato potete iniziare il montaggio infilando e saldando le resistenze e i condensatori, badando di mettere nel modo giusto quelli elettrolitici; non dimenticate il ponticello, che potete realizzare semplicemente utilizzando l avanzo di un terminale tagliato da uno dei componenti appena sistemati. Inserite quindi il led LD1, rammentando che la parte smussata deve stare come indicato nella disposizione componenti visibile in queste pagine, altrimenti non si accenderà. Prendete dunque i 4 potenziometri e montateli ciascuno al proprio posto, infilando a fondo i terminali nei rispettivi fori ed avendo cura di non confonderli tra loro, altrimenti otterrete regolazioni anomale; in particolare sappiate che mentre per P2 non vi sono troppi problemi (si potrebbe usarne uno di valore maggiore) è determinante rispettare le specifiche date per P1, ed ancor più per P3 e P4. A questo punto non resta che sistemare i due ibridi: vanno posizionati in piedi, tenendoli bassi il più possibile, ciascuno al proprio posto (non preoccupatevi più di tanto perché non è possibile confondere l SG1 con l SG2, visto che il primo è ben più corto del secondo) facendo attenzione affinché il pin 1 stia dalla parte indicata nel disegno di disposizione componenti; ciò 24 Elettronica In - ottobre 98

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